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标题: 点燃式发动机车载诊断系统(OBD)概述 [打印本页]

作者: forsuccess 时间: 2012-12-18 23:03 标题: 点燃式发动机车载诊断系统(OBD)概述

发动机电子控制系统十分复杂，系统中的任何一个元件出了故障，或者出现导线折断、针脚松脱或接触不良等，都会使得整个系统发生故障，导致污染物排放的急剧增加。仅仅依靠传统的检测工具是很难达到这一目的。所以现代发动机电子控制系统都配备了自诊断系统，称为车载诊断系统(OBD)，即On-Board Diagnosis系统。
点燃式发动机OBD涵义
车载诊断系统(OBD)的要点是：不断监测系统各种数据的异常，从中找出故障信息，一方面采取临时补救措施，另一方面将故障信息送往ECU中的RAM，记录在案，等待维修人员调阅并查明故障原因后处置，必要时还通过故障指示器MI(Malfunction Indicator)通知驾驶者。也有将故障指示器称为故障指示灯MIL(Malfunction Indicator Lamp)。
OBD与传统的汽车发动机故障诊断之间最重要的差别在于，后者的目的仅仅在于找出故障、恢复其使用功能，有意无意地忽略排放的问题;OBD则在此基础上保证不因发动机故障而使排放恶化。
对OBD应该从几个方面去理解：一方面，它是一项排放控制的技术;另一方面，它是一种排放控制的功能;OBD的中心任务是排放控制。OBD不仅对于新车型式认证，而且对于在用车的排放控制都非常重要。
但是，OBD并不是万能的。事实上，OBD技术的许多方面还有待完善和发展。这是因为某一种污染物排放的超标可以由许多种原因引起：首先是控制方面的原因，例如HC和CO排放超标可能是因为起动控制不佳，或者缺火，或者可变气门系统控制失效，或者蒸发排放物控制失常，或者二次空气系统控制失灵等。其次，这些问题可能是由于电子元器件故障，或者导线或接插件接触不良，或者短路和断路引起。第三，也可能是由于机械故障，如可变气门系统的机械故障，活塞、活塞环和气缸壁磨损过度，曲轴箱强制通风系统故障或者润滑系统的分离器失效等纯粹机械方面的原因，甚至可能是由于三效催化转化器失效引起。所以，现场情况将会非常复杂，至少目前的OBD系统还没有办法直接将某一种污染物排放的超标与某一个故障一一对应地联系起来。它充其量只能在满足一定条件的情况下根据监测到的故障信息推测发动机的哪些区域可能有问题，然后依靠知识和经验，通过按部就班的人工检查去发现和解决问题。由此可见，利用OBD查找发动机排放超标的原因，这是一个复杂的过程，其中既有严密的逻辑性，又有相当的不确定性;既有必然性，又有偶然性。不过，只要使整个发动机的各个系统都恢复了正常工作，那么排放超标的问题自然就会迎刃而解。
OBD发展历史
OBD的概念最早是由美国通用汽车公司(GM)于1982年引入的。美国加利福尼亚州空气资源局(CARB)于1985年采纳了汽车工程师协会(SAE)所制定的标准，要求从 1988 车型年起，所有在加州销售的车辆都必须具有基本的车载诊断功能。之后，美国环保署(EPA) 要求自1991年起所有在美国销售的新车必须满足相关的车载诊断技术要求，这就是后来所说的OBDⅠ，是OBD发展的初级阶段。 OBDⅠ只能监控部分部件的工作和一些与排放相关的电路故障，其诊断功能较为有限。此外，获取车载诊断信息的数据通讯协议以及连接外部设备和ECU的诊断接口并未被标准化。
后来，汽车工程师协会(SAE)在OBDⅠ的基础上对通讯协议、诊断接口等技术细节进行了标准化，发展成为第二代车载诊断系统，即OBDⅡ。美国加利福尼亚州空气资源局(CARB)为了满足从1992年开始执行的更为严格的排放法规，要求从1994车型年开始在加州销售的部分轿车，从1996车型年开始在加州销售的全部轿车，必须采用OBDⅡ，又称CARB-OBDⅡ。CARB的管辖范围仅限于加利福尼亚州，所以CARB-OBDⅡ只在美国加利福尼亚州推行。美国环保署(EPA)的管辖范围则遍及整个美国，它从1996车型年开始在全美推行EPA-OBDⅡ。目前美国实施的是OBDⅡ的改进版。
与OBDⅠ相比，OBDⅡ作为整合于发动机电子控制系统的一部份，连续地监测与排放有关的系统和元件的各种数据。OBDⅡ规定：重大故障或超常排放值的发生都要通过故障指示器向驾驶者显示;故障信息储存在RAM中的故障信息存储器中，必要时还须自动修正;废气进入三效催化转化器之前的有害有毒物质浓度不得超过FTP限值的1.5倍。
与OBDⅠ相比，OBDⅡ在诊断功能和标准化方面都有较大的进步。故障指示器、诊断接口、外部设备和ECU之间的通讯协议以及故障代码都通过相应的标准进行了规范化。此外，OBDⅡ可以提供更多的数据让外部设备读取，这些数据包括故障代码、一些重要信号或指标的实时数据，以及冻结帧信息等，见表1。
自2000年1月1日起，所有在欧盟成员国内上市销售的新定型的汽油车必须满足欧洲车载诊断系统(EOBD)，即European On Board Diagnosis的规定。EOBD的要求较为宽松，例如不对燃油箱蒸发排放物泄漏进行诊断。值得一提的是，通过了CARB-OBDⅡ认证的汽车可以被执行EOBD的国家和地区所接受;但是，通过了EOBD认证的汽车却不能被执行CARB-OBDⅡ的国家和地区所接受。
EOBD系统只要求重点监测CARB-OBDⅡ九种故障监测功能的前4项(发动机缺火、氧传感器、催化转化器和蒸发排放物控制系统监测)，同时监测动力总成中与计算机相连接的、可能在整车型式认证试验的Ⅰ型排放试验中导致排放超过下列EOBD限值的所有零部件和系统：
CO：3.2g/km
HC：0.4g/km
NOX：0.6g/km
此外还要监测与计算机连接并涉及排放的所有零部件和系统，至少要监测电路的连接状态。具体的监测对象因各个系统的构造而异。
正在开发中的新一代OBD系统即OBDⅢ系统能够利用车载小型无线收发系统，通过无线蜂窝通信、卫星通信以及全球定位系统GPS将车辆的故障和所在位置等信息自动通知管理部门。管理部门可根据这些信息对其发出指令责成其进行维修，如逾期不修，可对其进行处罚。
车载诊断在我国起步较晚。中国的排放法规中笼统地称之为OBD，并没有区分OBDⅠ和OBDⅡ。但是，中国的排放法规基本上借用欧盟的排放法规，所以中国的OBD系统几乎等同于EOBD系统。
2005年4月5日，国家环保总局颁布了GB 18352.3-2005标准《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)》，自2007年7月1日起对上市销售的新定型车型实施该标准，而OBD是国Ⅲ、国Ⅳ阶段排放法规必须执行的内容，故由此明确了我国对OBD功能的相关要求。此项标准的OBD部分基本上照搬了欧盟的标准，与EOBD并无二样。至此，OBD作为强制性要求首次出现在我国的法规标准中。

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